新型過(guò)濾器結(jié)構(gòu)分析及改進(jìn).doc

新型過(guò)濾器結(jié)構(gòu)分析及改進(jìn)默認(rèn)分類 2009-06-19 00:07 閱讀31評(píng)論0 字號(hào)： 大大 中中 小小 天然氣不僅作為清潔的能源,而且是一種化工原料,天然氣中的粉塵含量過(guò)高是環(huán)保要求所不允許的。每立方米天然氣中如果含塵量為1 mg ,其中5m 粉塵約有6. 1 106 粒。天然氣中的如此大的粉塵將嚴(yán)重影響儀表、設(shè)備閥門正常運(yùn)轉(zhuǎn),使壓縮機(jī)葉片、主軸磨損,計(jì)量精度下降(一般為負(fù)偏差) ,使生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益受到較大影響。本文對(duì)重慶氣礦所使用的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)意見(jiàn)。 1 常用過(guò)濾方法及過(guò)濾機(jī)理 過(guò)濾器是設(shè)置在流體系統(tǒng)中,用于過(guò)濾流體中的粒子以控制污染的一種裝置。 表面過(guò)濾:表面過(guò)濾作用是通過(guò)固體污染物的粒子碰撞而滯留在單一平面或面上的毛孔或通路的基體上而完成的,過(guò)濾作用僅僅發(fā)生于這一表面上。 表面過(guò)濾能有效地收集大于毛孔尺寸的粒子,但卻不能收集纖維和比毛孔尺寸小的粒子。 深度過(guò)濾(又稱深層過(guò)濾) :深度過(guò)濾是通過(guò)固體污染物碰撞而留在連續(xù)的(或深度的) 毛孔的基體上而完成的。過(guò)濾不僅在介體表面進(jìn)行,而且還在介體的整個(gè)厚度上進(jìn)行。深度過(guò)濾器能有效地收集大于最大毛孔尺寸的粒子和纖維,同時(shí),憑借于其過(guò)濾介體的型式和厚度,它也能同樣收集一部分比最大毛孔尺寸小的污染物1 。在役過(guò)濾分離器最早使用在臥龍河引進(jìn)裝置上,這批過(guò)濾分離器是從美國(guó)PECO 公司引進(jìn)的75H 型臥式過(guò)濾分離器。20 世紀(jì)80 年代四川石油設(shè)計(jì)院(現(xiàn)CPE 西南分公司) 在消化引進(jìn)裝置的同時(shí),結(jié)合我國(guó)的國(guó)情研究設(shè)計(jì)出國(guó)產(chǎn)過(guò)濾分離器,并推廣使用到國(guó)內(nèi)外天然氣凈化裝置上2 。90 年代末,在引進(jìn)撬裝脫水裝置時(shí),又同步從加拿大MI 公司引進(jìn)F2201 型臥式過(guò)濾分離器。近年來(lái)CPE 西南分公司與有關(guān)單位一起又對(duì)上述結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn),使用效果較好。 此過(guò)濾分離器由兩段組成,第一段主要是圓筒形玻璃纖維膜壓濾芯(管狀28 根) 組成過(guò)濾段,濾芯安裝在有支座的管板上,管板的每個(gè)支座都有一根Z 形或X 形的支撐桿,濾芯及其封頭通過(guò)支撐桿,用螺栓牢固地固定在管板上。再用固定架將濾芯的自由端固定起來(lái),通過(guò)拆裝固定架和螺栓,可以拆裝、清洗、更換濾芯。第二段為分離段。分離段內(nèi)安裝有由不銹鋼金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的高效絲網(wǎng)墊層分離除霧、聚結(jié)裝置,過(guò)濾段與分離段之間用管板隔開(kāi),過(guò)濾分離器下部是一個(gè)儲(chǔ)液罐,此罐與過(guò)濾、分離段相對(duì)應(yīng)地分成兩段,過(guò)濾段和分離段分離出的液體分別通過(guò)各自的降液管進(jìn)入儲(chǔ)液罐中。 此過(guò)濾分離器濾芯屬于深層過(guò)濾介體。原料氣中大于10m 的固體與游離溶滴留在濾芯外表面,不能進(jìn)入濾芯。留在濾芯外表面的固體微粒逐漸形成一層濾餅,在氣流的脈動(dòng)作用下,濾餅通常堆積并碎落到容器底部,堆積在濾芯上的固體微粒使壓力降增大,當(dāng)壓力降達(dá)到規(guī)定值時(shí),進(jìn)行濾芯的清掃或更換。3 在役過(guò)濾分離器運(yùn)行狀況 重慶氣礦在役過(guò)濾分離器檢修時(shí)發(fā)現(xiàn),過(guò)濾下來(lái)的主要是硫化鐵粉塵等固體雜質(zhì),這些污物往往堵滿大半個(gè)容器。抽出來(lái)的玻璃纖維過(guò)濾元件表面粘附著厚約1520 mm 的硫化鐵粉塵等雜質(zhì),呈黑色粉末狀,與空氣接觸很快自燃,火焰有3 m 多高,用消防水、蒸氣、氮?dú)鉁缁?約2 min 左右壓住火焰,最后熄滅。 在脫水裝置運(yùn)轉(zhuǎn)期間,過(guò)濾分離器的差壓曾多次升高到0. 015 MPa ,經(jīng)過(guò)切換后,一般采用過(guò)濾分離器卸壓至常壓并用低壓蒸氣短時(shí)間吹掃,再投入使用,恢復(fù)正常工作。吹掃可以將附著在元件上的濾餅脫落下來(lái),阻力下降。但無(wú)法清除濾層中的粉塵粒子,因此吹掃只能重復(fù)12 次,就不再起作用。 在過(guò)濾分離器的實(shí)際使用過(guò)程中,確認(rèn)過(guò)濾元件被固體雜物堵塞的主要依據(jù)是過(guò)濾分離器出入口差壓超過(guò)0. 015 MPa 的75 % ,這時(shí)要清洗過(guò)濾元件,殼體內(nèi)部和儲(chǔ)液罐。有必要時(shí),更換過(guò)濾元件。過(guò)濾分離器的切斷周期受原料氣的氣質(zhì)情況和天然氣過(guò)濾量的影響。開(kāi)工初期切換周期短,而后來(lái)切換周期逐漸增長(zhǎng)。 每次清洗打開(kāi)快開(kāi)頭蓋,過(guò)濾分離器內(nèi)部都較臟,臟物堆積情況不等,有時(shí)堆滿容器的2/ 3 高,有時(shí)較少,但過(guò)濾元件上均有一層厚度不等的濾餅,用消防水槍沖洗即能沖洗干凈。 過(guò)濾分離器的清洗方法較為簡(jiǎn)單, 差壓達(dá)到0. 015 MPa的75 %時(shí),需將其切換到備用臺(tái)運(yùn)行。切換后,先完成停用臺(tái)的排液工作,然后將容器泄壓至常壓,用氮?dú)獯祾吆湾仩t給水浸濕濾餅(以防打開(kāi)快開(kāi)盲板頭蓋時(shí),硫化鐵和空氣接觸自燃) ,然后打開(kāi)快開(kāi)盲板頭蓋,用0. 5 MPa 消防水沖洗過(guò)濾元件,除去儲(chǔ)液罐和過(guò)濾元件上的雜物。清洗和更換過(guò)濾元件,組裝還原。經(jīng)原料氣試壓檢漏合格,作為備用。在清洗時(shí),若是過(guò)濾元件只使用一次,就出現(xiàn)有損壞或變形現(xiàn)象,應(yīng)更換新的過(guò)濾元件。目前進(jìn)口過(guò)濾元件早已用完,改用國(guó)產(chǎn)過(guò)濾元件。 分離段的金屬絲網(wǎng)除霧器的差壓一直是比較固定的。裝置大修拆開(kāi)捕霧段檢查時(shí),曾發(fā)現(xiàn)除霧器金屬絲網(wǎng)被沖壞,有的地方已經(jīng)穿孔。 4 過(guò)濾分離器在使用中存在的問(wèn)題 重慶氣礦目前使用的國(guó)產(chǎn)臥式分離器,是一個(gè)技術(shù)上成熟可*的除塵分離(霧沫夾帶) 設(shè)備,四川石油設(shè)計(jì)院在引進(jìn)PECO 公司使用過(guò)濾器基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)情況作了多次改進(jìn),該設(shè)備使用于重慶凈化總廠、長(zhǎng)慶第二凈化廠、川中礦區(qū)凈化廠、陜京線壓縮機(jī)站、靖西縣壓縮機(jī)站等地、伊拉克姆拉阿布杜拉燃?xì)饽軝C(jī)電廠等,其使用效果良好,并長(zhǎng)期保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該設(shè)備在設(shè)計(jì)中,不僅保證了壓力容器安全系數(shù)、技術(shù)要求,而且也保證了良好的使用性能,設(shè)備的設(shè)計(jì)是完善周全的。設(shè)計(jì)技術(shù)要求中,提出了對(duì)除塵效率、密封面檢查、以及密封面氣密性試驗(yàn)等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。出口到國(guó)外的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)環(huán)保部門檢測(cè),其除塵效率及粒度要求均達(dá)到質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn),其主要數(shù)據(jù)如下: 對(duì)于8 m 及以上粉塵效率99. 99 % ,68m 粉塵效率99 % ,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,其原因主要在制造安裝及使用等方面。 4. 1 過(guò)濾元件問(wèn)題過(guò)濾分離器的過(guò)濾元件,采用層壓玻璃纖維過(guò)濾介體,層壓玻璃纖維過(guò)濾介體系相對(duì)級(jí),其過(guò)濾精度隨玻璃纖維位置移動(dòng)而變化,據(jù)國(guó)外資料介紹,精度范圍為48m。最初試制的國(guó)產(chǎn)仿28 # FG 372型過(guò)濾元件存在主要問(wèn)題:玻璃纖維的直徑達(dá)不到進(jìn)口元件的精度要求,玻璃纖維沒(méi)有緊密地卷在帶孔的中心管上,粘結(jié)強(qiáng)度不夠,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,由于差壓過(guò)大使玻璃纖維之間的孔隙加大,超標(biāo)塵粒從大孔隙中通過(guò),使過(guò)濾精度降低。同時(shí)由于壓差過(guò)大使濾芯中的沒(méi)固定好的玻璃纖維被沖出來(lái),在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)備底部堆積玻璃纖維物質(zhì),這是過(guò)濾元件損壞所致。這些情況表明,最初試制的仿8 # FG372 型過(guò)濾元件的質(zhì)量不如進(jìn)口元件,使得過(guò)濾分離器的使用效果下降。目前國(guó)產(chǎn)過(guò)濾元件的質(zhì)量已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品相應(yīng)水平3 。但是,由于2m 以上的粉塵對(duì)計(jì)量精度有較大影響,現(xiàn)有過(guò)濾元件已不能滿足要求,必須進(jìn)行新型過(guò)濾元件的研究。 4. 2 自動(dòng)排液系統(tǒng)無(wú)法使用問(wèn)題 過(guò)濾分離器儲(chǔ)液罐設(shè)置液位指示和自動(dòng)排液系統(tǒng),由于隨同原料氣進(jìn)入設(shè)備的液體較臟,流量又不穩(wěn)定。造成液位指示不準(zhǔn)確,液面不清楚,自動(dòng)排液系統(tǒng)控制不靈無(wú)法使用。現(xiàn)在排液操作只能按定期間歇式進(jìn)行,因估計(jì)不準(zhǔn),可能達(dá)到儲(chǔ)液罐滿液,對(duì)除霧絲網(wǎng)有一定的破壞作用。此外,由于估計(jì)不準(zhǔn),也有可能在排液操作中發(fā)生“竄氣”情況。4. 3 過(guò)濾分離器進(jìn)出口壓差指示不準(zhǔn)問(wèn)題 當(dāng)過(guò)濾分離器的液位失靈后自動(dòng)控制,壓差計(jì)引壓管線經(jīng)常發(fā)生液體污物堵塞。指示計(jì)上差壓不能正確反映過(guò)濾分離器的堵塞情況。前已述及,差壓是切換過(guò)濾分離器的唯一標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)在只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì),定期切換過(guò)濾分離器。因?yàn)樵蠚鈳?lái)的固體雜質(zhì)不穩(wěn)定,往往會(huì)因?yàn)楣烙?jì)不當(dāng),造成過(guò)濾元件因壓差過(guò)大而損壞,這樣直接影響過(guò)濾分離器的使用效果。 4. 4 設(shè)備制造問(wèn)題 由于我國(guó)舊的體制造成設(shè)備設(shè)計(jì)工作與制造工作分別由不同的單位承擔(dān),造成設(shè)備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)不能很好的銜接,制造單位往往不能準(zhǔn)確完善地貫徹設(shè)計(jì)思想,對(duì)分離工藝、設(shè)計(jì)意圖往往了解不夠,缺乏專門的工藝技術(shù)、裝備及檢測(cè)水平。因此,造成一些設(shè)備在生成運(yùn)行中使用的效果欠佳。 過(guò)濾元件性能、端口密封以及其他構(gòu)件結(jié)構(gòu)、安裝尺寸的檢測(cè)均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)提出的技術(shù)要求才能保證過(guò)濾器的效率達(dá)到設(shè)計(jì)最佳值。制造廠不僅應(yīng)有一套壓力容器質(zhì)量安全保證體系按設(shè)計(jì)文件要求施工。同時(shí)也應(yīng)有一套滿足設(shè)備功能性要求的制造工藝、工裝和功能性的中間檢查及其質(zhì)量記錄等4 。功能性等方面的檢驗(yàn)證明文件應(yīng)同壓力容器廠出廠所要求的相關(guān)證書(shū)與資料,一并納入這類設(shè)備質(zhì)量證明文件。加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)造工作,特別是中間制造過(guò)程的監(jiān)造,不僅要監(jiān)理設(shè)備的壓力容器安全質(zhì)量,同時(shí)也要加強(qiáng)設(shè)備能滿足功能性方面的質(zhì)量監(jiān)理。 4. 5 現(xiàn)場(chǎng)操作問(wèn)題 過(guò)濾分離器應(yīng)在額定流速范圍內(nèi)操作,而實(shí)際情況是經(jīng)常由于調(diào)氣原因,壓力及流量變化,不能在額定范圍內(nèi)操作,從而影響過(guò)濾器分離效果。 4. 6 現(xiàn)場(chǎng)檢修保養(yǎng)問(wèn)題 操作上應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行操作、維護(hù)、檢修和及時(shí)更換過(guò)濾元件?，F(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)必須徹底清除過(guò)濾器設(shè)備內(nèi)部沉積的污物,特別是過(guò)濾元件安裝接口部分的污物,此外調(diào)整好過(guò)濾元件的安裝預(yù)緊力也很重要,它是影響密封接合部密封性能的主要影響因素。 5 過(guò)濾分離器的改進(jìn)方案 過(guò)濾分離器的改進(jìn)主要分為兩個(gè)方面,其一是濾芯改進(jìn);其二是結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)。對(duì)于結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)主要是把濾芯由臥裝改為立裝,讓過(guò)濾芯子外面結(jié)成的粉塵濾餅有可能*重力與濾芯分離掉到集污腔內(nèi)。 5. 1 濾芯改進(jìn)方案 濾芯的改進(jìn)主要是將現(xiàn)有過(guò)濾介體層壓在圓筒外壁的圓筒形的濾芯改為過(guò)濾介體折疊在圓筒外的結(jié)構(gòu)形式。折疊形式過(guò)濾面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圓筒形式過(guò)濾面積,但是折疊形式要求更加精細(xì)的過(guò)濾介體。 5. 2 立式過(guò)濾分離器 立式過(guò)濾分離器的設(shè)計(jì)思想是讓氣流方向與被分離出來(lái)的固體粉塵及液體運(yùn)動(dòng)方向垂直,減少氣流對(duì)被分離出來(lái)的物質(zhì)的干擾5 。被分離出來(lái)的物質(zhì)可以是結(jié)在濾芯外壁的濾餅,和通過(guò)濾芯和層壓絲網(wǎng)墊層集聚起來(lái)的液滴。由于時(shí)間關(guān)系本課題僅對(duì)立裝式過(guò)濾器作了設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖3) ,還沒(méi)有來(lái)得及對(duì)立裝絲網(wǎng)墊層(或其它聚集器) 作研究。 圖3 僅是一個(gè)單濾芯過(guò)濾器結(jié)構(gòu)圖,濾芯垂直安裝在過(guò)濾器下部的托盤上,濾芯上部*壓盤密封壓緊,天然氣從濾芯外側(cè)進(jìn)入過(guò)濾介體,從內(nèi)筒排出,濾餅及污物在濾芯外壁掉下來(lái)進(jìn)入收集筒。 6 新型分離過(guò)濾設(shè)備發(fā)展方向探討 目前重慶氣礦使用的分離過(guò)濾設(shè)備基本上都是20 世紀(jì)90 年代以前的產(chǎn)品。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備分離過(guò)濾效果達(dá)不到干氣輸送工藝要求,有必要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)提高,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行新型高效分離過(guò)濾設(shè)備的研究工作,現(xiàn)將新型高效分離過(guò)濾設(shè)備研究工作方向及方法設(shè)想如下: a) 新型高效分離過(guò)濾設(shè)備應(yīng)從分離過(guò)濾的工藝研究開(kāi)始,研究工藝完善、效率高、處理量大的新型高效設(shè)備,具體要求是效率應(yīng)盡量接近當(dāng)前國(guó)際新水平,分離過(guò)濾設(shè)備出口天然氣質(zhì)量應(yīng)符合干氣輸送要求,分離過(guò)濾設(shè)備體積要小,重量要輕。b) 解放思想,突破原有引進(jìn)設(shè)備和多年科研方向線路的框架,引進(jìn)其他行業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),發(fā)展新型分離過(guò)濾設(shè)備。 c) 新型高效分離過(guò)濾設(shè)備應(yīng)是一種聯(lián)合裝置,對(duì)分離器而言,既有初分段,又有精分段,對(duì)過(guò)濾器而言既有初濾段,又有精細(xì)過(guò)濾段,這種新型設(shè)備能把以前要由幾個(gè)分離過(guò)濾設(shè)備完成的分離過(guò)濾工藝過(guò)程,集中在一起,由1 臺(tái)聯(lián)合裝置完成。 d) 新型分離過(guò)濾設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵是易拆裝的分離過(guò)濾元件及內(nèi)構(gòu)件,對(duì)于不同工況只要更換相應(yīng)的內(nèi)構(gòu)件及分離過(guò)濾元件就可以達(dá)到改變工況的能力。 e) 研究工作組織形式。